試驗八連續(xù)流動反應(yīng)器中的返混測定

1、實驗八連續(xù)流動反應(yīng)器中的返混測定1. 目的及任務(wù)1.1. 實驗?zāi)康?. 了解全混釜和多釜串聯(lián)反應(yīng)器的返混特性；2. 掌握利用電導(dǎo)率測定停留時間分布的基本原理和實驗方法；3. 了解停留時間分布與多釜串聯(lián)模型的關(guān)系；4. 了解模型參數(shù)n的物理意義及計算方法。1.2. 實驗任務(wù)1. 用脈沖示蹤法測定單反應(yīng)釜停留時間分布，確定返混程度；2. 用脈沖示蹤法測定三反應(yīng)釜串聯(lián)系統(tǒng)的停留時間分布，確定返混程度；2. 基本原理在連續(xù)流動的釜式反應(yīng)器內(nèi)，激烈的攪拌使得反應(yīng)器內(nèi)物料發(fā)生混合，反應(yīng)器出口處的物料會返回流動與進口處物料混合，形成空間上的返混； 為限制空間返混的發(fā)生程度，通常從幾何空間上將一個反應(yīng)釜分成多

2、個反應(yīng)釜，可以使返混程度降低。在連續(xù)流動的釜式反應(yīng)器內(nèi)，不同停留時間的物料之間的混合形成時間上的返混。返混程度的大小，一般很難直接測定， 通常是利用物料停留時間分布的測定來研究。然而測定不同狀態(tài)的反應(yīng)器內(nèi)停留時間分布時，我們可以發(fā)現(xiàn)，相同的停留時間分布可以有不同的返混情況，即返混與停留時間分布不存在一一對應(yīng)的關(guān)系，因此不能用停留時間分布的實驗測定數(shù)據(jù)直接表示返混程度，而要借助于反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型來間接表達。停留時間分布的測定方法有脈沖法，階躍法等，常用的是脈沖法。當(dāng)系統(tǒng)達到穩(wěn)定后， 在系統(tǒng)的入口處瞬間注入一定量Q的示蹤物料，同時開始在出口流體中檢測示蹤物料的濃度變化。由停留時間分布密度函數(shù)的物理含

3、義及物料衡算，可知示蹤劑加入量符合由（1）與（2）可得停留時間分布密度函數(shù)由此可見f t與示蹤劑濃度C t成正比。因此，本實驗中用水作為連續(xù)流動的物料，KCI濃度與電導(dǎo)以飽和KCI作示蹤劑，在反應(yīng)器出口處檢測溶液電導(dǎo)值。在一定范圍內(nèi),值L成正比，則可用電導(dǎo)值來表達物料的停留時間變化關(guān)系，即f t二L t，這里L(fēng)t二LtL：:, Lt為t時刻的電導(dǎo)值，La為無示蹤劑時電導(dǎo)值。停留時間分布密度函數(shù) f t在概率論中有二個特征值，即平均停留時間(數(shù)學(xué)期望)t和方差廠t2。t與二2的表達式為：(5)采用離散形式表達，并取相同時間間隔. ：t,則：(7)若用無因次對比時間v來表示，即二=t . t，無因

4、次方差2= t2 t2。在測定了一個系統(tǒng)的停留時間分布后，如何來評介其返混程度，則需要用反應(yīng)器模型來描述，這里我們采用的是多釜串聯(lián)模型。所謂多釜串聯(lián)模型是將一個實際反應(yīng)器中的返混情況作為與若干個全混釜串聯(lián)時的返混程度等效。這里的若干個全混釜個數(shù) n是虛擬值，并不代表反應(yīng)器個數(shù)，n稱為模型參數(shù)。 多釜串聯(lián)模型假定每個反應(yīng)器為全混釜，反應(yīng)器之間無返混，每個全混釜體積相同，則可以推導(dǎo)得到多釜串聯(lián)反應(yīng)器的停留時間分布函數(shù)關(guān)系，并得到無因次方差二2與模型參數(shù)n存在關(guān)系為(8)當(dāng)n = 1,二21 ，為全混釜特征；2當(dāng)n； 咲,-2 > 0 , 為平推流特征；這里n是模型參數(shù)，是個虛擬釜數(shù)，并不限于

5、整數(shù)。3. 裝置和流程4.操作要點4.1.準(zhǔn)備工作1.電導(dǎo)率顯示屏示蹤劑飽和氯化鉀溶液400ml以上（瓶裝）；4.熟悉流量計與流量控制，攪拌器與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)操作;5.熟悉注射器進樣操作，使用清水模擬操作;6.熟悉 單釜”與 三釜”計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的操作，演練攪拌器速率旋 開始一結(jié)束一保存一打印”鈕及速率指示4.2.實驗步驟1. 通水，開啟水開關(guān)，讓水注滿反應(yīng)釜，調(diào)節(jié)進水流量為15kL/H，保持流量穩(wěn)定。2.通電開啟電源開關(guān)。（打開計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，設(shè)定參數(shù)值，通過點擊圖形區(qū)域釜"顯示示面的切換；2蹤開電導(dǎo)儀，調(diào)整好，以備測量； 齊U3注開動攪拌器，攪拌轉(zhuǎn)速決定了混合狀態(tài),大于150

6、r/min左右，三釜注入口顯示開關(guān)轉(zhuǎn)速應(yīng)300 r/min 左右。3.量穩(wěn)定后，用注射器迅速注入示蹤劑 統(tǒng)的開始”鍵，記錄電導(dǎo)率隨時間變化軌跡；單釜轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在 流量調(diào)節(jié)旋鈕 鈕及流量指示KCI飽和溶液同時按計算機數(shù)據(jù)采集系2.500ml燒杯2個，將瓶中飽和氯化鉀上清液小心倒入燒杯中約200ml （半杯），盡量防止倒入氯化鉀結(jié)晶；3.5ml注射器4只，兩用兩備，7號注射器針頭4只，兩用兩備;4.當(dāng)計算機畫面顯示的電導(dǎo)率值在2min內(nèi)覺察不到變化時，即認為終點己到，按結(jié)束”鍵，同時保存并打印結(jié)果。5.關(guān)閉儀器，電源，水源，排清釜中料液，實驗結(jié)束。4.3.注意事項1. 整個實驗過程，要注意控制流量

7、穩(wěn)定；2. 示蹤劑飽和KCl溶液需一次迅速注入（例如1-3秒之內(nèi)）；3. 用注射器抽取飽和 KCl溶液時，注意不要抽到底層 KCl結(jié)晶，以免堵塞針頭；如果針頭 堵塞，切勿強推注入，而應(yīng)拔出重做；4. 一旦失誤，應(yīng)該等示蹤劑出峰全部走平后重做，或在老師指導(dǎo)下，把水全部排放后置換 清水重做。2&IT-09-255.報告要求5.1.實驗數(shù)據(jù)處理停留時間分布實驗單釜實驗J如ir(s/FUJ殖二&Ok !03SW眈帖i?J. sftSEJ-訊.的Mj."g /5S?J網(wǎng)尼#犧C?/. .：MWJ<?/r和対J.9r?J, ;W孑h陽0盤他 JJ.®6PA旳而J7

8、05S27GLBSa-0633砒仝岡島現(xiàn)祿&肚陶:#mr?J.工燉g際野眛打舶g盂陀陽0175.0& 化 roJ彳仙紳.ra11閒能&畐h乩初4WJWfl/,腫珊川處/圧礫4?Jr 冊0"叮09g J購134?/r (UJfl1詡t»Wg喚/?賂皈護f?/r .s?rt?卿g i期J5J刪g iHfi:/ "制淋:f>l. T伽室齡鋪舉'F均掙悄肘問:307 才扌務(wù) 62776 龍因次疔恪0. 6648V.' /. 561攪拌釜混合特性測定實驗多釜串聯(lián)返混實驗J皿卄時伽.1加皿&&i.OL ：Of&am

9、p;¥W：瑕0處初&1,;陽船乳超0&5Z Og S9&0跑就玄丿VL 3&3&W昨&g rrw昭rw0L的"MW. Pz打陽g tfjjp&L553&山何&g JWg跖曲QL旳挪Q1強心g 917QM r/J3$£jjr® &g就妙州陽曲滋骯撫寸應(yīng)心右ql j/n?山爼&g MJW必*軸/07, #43/.敲Mg盛誦？臥呦712伽入”W?1T&£?J, S3T&Z&33&13曲9、&處莎淞&i, iw恥3WI

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12、0614.9720.572724.828568.93621.6630.3451062.075394.6234.5993.5915393.341972.143204.68742.9002230.8004112.57457.44211.8588668.1984423.034913.06656.0003920.0005122.68882.65621.40811778.057934.9762055.16866.2945767.5786127.65104.76535.99514679.7512047.984139.42577.1758103.3757129.176126.6355.20817309.58

13、16968.427397.87283.69210210.4248129.591145.96272.82819827.4222332.1911142.6890.86012720.4009125.388162.5497.69621566.7427956.8816803.7196.71215183.78410121.92178.176120.19223408.6434209.7923076.86105.00018375.00011114.995189.056139.68224263.9539890.8229472.9110.78421270.52812110.17198.95161.6925339.

14、145758.537188.7114.45024034.50013103.584205.923180.52525792.4251274.8344950.73118.72126949.6671493.8209.844203.94825138.456238.1954658.06118.82529112.1251586.674205.205222.99924875.4458893.8464000.71120.78231644.8841671.829199.872265.80224924.6669355.5892233.29125.37039491.5501752.096177.452282.8652

15、1203.0772222.96115126.1130.25748064.8331842.964162.516294.2120064.1975894.97137396.1125.33452890.9481937.944133.858292.48519996.4970543.17154139.6117.80055955.0002030.524116.813272.36817917.5968569.23159880112.67759606.1332124.624100.44255.9615956.3565085.12165862.1104.17860631.5962224.07283.544228.

16、68417042.9859149.15161908.3104.77566532.1252319.256.832204.28814745.643646.98156893.299.90568834.5452415.73245.54171.39613026.137707.12141915.992.75068820.5002513.3232.856153.62411828.1629176.13136418.187.56069697.760264.7425.596131.7724493.5224265.01124919.985.74972800.901276.04823.184120.966096.38

17、423369.47121927.775.76868342.736283.20416.0279.0323421.87217109.3684406.1854.49252094.352294.5127.89662.045089.5368906.68869981.1248.43248867.888302.3768.31646.3322822.6889879.40855042.4241.41843985.916SUM1938.3243108.9564190.084450166.5105537921740782654.2371087460.867T平均方差無因次方差N單釜210.8441929.30.94

18、3241.06018三釜1125.02913405.140.8575311.166138三釜2225.499125699.040.5053911.978667三釜3368.100155495.650.4095692.441592數(shù)據(jù)計算（以單釜數(shù)據(jù)計算為例）計算基準(zhǔn)：1.102L=V-1.102平均停留時間：t = tC t =2654.237/12.589=210.84 SHC(t)itB_(t)2It2C(O 廠？Et2L(t) -2萬差：二 ttt =1087460.867/12.589-210.842=41929.3t戈 C(t)工 L(t)無因此方差：二 2=匚2 . t 2 =41929.3/210.842=0.943241模型參數(shù) N : n 2=1/0.94324=1.06018ae52實驗結(jié)果討論1. 計算出單釜與三釜系統(tǒng)平均停留時間，并與理論值比較，分析偏差原因;計算T平均理論T單釜210.84307釜一125.029151釜二1225.4991299釜三36